Рынок хранения энергии на основе жидкого воздуха — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по мощности (5–15 МВт, 16–50 МВт, 50–100 МВт, 100 МВт+), по применению (генерация электроэнергии, передача электроэнергии и поддержка сетей, интеграция возобновляемых источников энергии, терминалы СПГ, другое), по регионам и конкуренции, 2019–2029F

Обзор рынка

Глобальный рынок хранения энергии на жидком воздухе был оценен в 1,67 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 15,22% до 2029 года.

Рынок хранения энергии на жидком воздухе (LAES) относится к сектору, ориентированному на технологии и решения, которые хранят энергию путем сжижения воздуха. Этот процесс включает охлаждение воздуха до криогенных температур, преобразуя его в жидкое состояние для хранения. Когда спрос на энергию растет, жидкий воздух повторно газифицируется, а расширяющийся газ используется для привода турбин, вырабатывающих электроэнергию.

Системы LAES выгодны благодаря своей масштабируемости, долгосрочным возможностям хранения энергии и минимальным географическим ограничениям по сравнению с другими технологиями хранения, такими как гидроаккумулирующие электростанции. Они также оказывают относительно низкое воздействие на окружающую среду, поскольку не требуют опасных материалов. Кроме того, LAES может легко интегрироваться с существующей энергетической инфраструктурой и возобновляемыми источниками энергии, предлагая жизнеспособное решение для балансировки спроса и предложения, повышения стабильности сети и обеспечения интеграции прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.

Рынок LAES расширяется по мере роста потребности в надежных, эффективных и устойчивых решениях для хранения энергии. Такие факторы, как увеличение инвестиций в возобновляемую энергетику, государственные стимулы и достижения в области технологий, способствуют принятию систем LAES. Компании на этом рынке постоянно внедряют инновации для повышения эффективности, снижения затрат и расширения применения технологии LAES в различных отраслях.

Ключевые драйверы рынка

Растущее внедрение возобновляемых источников энергии

Глобальный толчок к возобновляемым источникам энергии является значительным драйвером для рынка хранения энергии на жидком воздухе (LAES). Поскольку страны стремятся сократить свои выбросы углерода и достичь климатических целей, наблюдается существенное увеличение развертывания технологий возобновляемой энергии, таких как энергия ветра и солнца. Однако эти возобновляемые источники по своей природе непостоянны, вырабатывая электроэнергию только тогда, когда дует ветер или светит солнце. Эта непостоянность создает проблемы для стабильности и надежности сети.

LAES предлагает надежное решение этой проблемы, предоставляя долгосрочное хранение энергии, которое может хранить избыточную энергию, вырабатываемую в периоды высокой возобновляемой мощности, и высвобождать ее в периоды низкой генерации или высокого спроса. В отличие от аккумуляторов, системы LAES могут хранить большие объемы энергии в течение длительных периодов без значительных потерь. Эта возможность имеет решающее значение для балансировки сети и обеспечения стабильной подачи электроэнергии, что делает LAES привлекательным вариантом для интеграции возобновляемой энергии в сеть.

Масштабируемость систем LAES позволяет развертывать их в различных размерахот небольших установок, поддерживающих местные проекты возобновляемой энергии, до крупномасштабных систем, служащих основными сетевыми активами. Эта гибкость делает LAES важным компонентом в глобальном переходе к более устойчивой и надежной энергетической системе.

Достижения в технологиях хранения энергии

Технологические достижения играют решающую роль в развитии рынка LAES. За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в разработке и оптимизации систем LAES, что сделало их более эффективными, экономичными и надежными. Инновации в криогенной технологии, материаловедении и системной интеграции повысили производительность систем LAES, сократив потери энергии и повысив эффективность кругового цикла.

Одной из ключевых областей прогресса являются процессы сжижения и регазификации. Исследователи и компании постоянно работают над повышением эффективности этих процессов, что напрямую влияет на общую эффективность систем LAES. Например, достижения в области проектирования теплообменников и использование современных материалов с лучшими тепловыми свойствами значительно повысили энергоэффективность систем LAES.

Интеграция LAES с другими технологиями, такими как системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (CHP), может еще больше повысить их эффективность и экономическую жизнеспособность. Возможность использования отходящего тепла промышленных процессов или электростанций в цикле LAES может привести к существенной экономии средств и повышению производительности системы.

Правительственная политика и стимулы

Государственная политика и стимулы играют решающую роль в формировании роста рынка LAES. Во всем мире правительства внедряют политику и нормативные рамки, направленные на продвижение технологий хранения энергии в рамках своих более широких стратегий по повышению энергетической безопасности, сокращению выбросов парниковых газов и поддержке интеграции возобновляемых источников энергии.

Многие страны предлагают финансовые стимулы, такие как гранты, субсидии и налоговые льготы, для поощрения внедрения технологий хранения энергии, включая LAES. Эти стимулы снижают первоначальные капиталовложения, необходимые для развертывания систем LAES, делая их более экономически привлекательными для коммунальных служб, отраслей промышленности и других заинтересованных сторон.

В дополнение к финансовым стимулам правительства также принимают правила, которые предписывают или поощряют использование хранения энергии. Например, некоторые регионы установили конкретные целевые показатели по емкости хранения энергии в рамках своих целей в области возобновляемой энергии. Эти целевые показатели создают сильный рыночный спрос на решения для хранения, такие как LAES.

Правительства инвестируют в программы исследований и разработок для поддержки инноваций в технологиях хранения энергии. Финансируя инициативы НИОКР, правительства помогают ускорить технологический прогресс и снизить затраты, делая системы LAES более конкурентоспособными по сравнению с другими решениями по хранению.

Загрузить бесплатный образец отчета

Основные проблемы рынка

Высокие начальные капитальные затраты

Одной из существенных проблем, с которой сталкивается глобальный рынок жидкостного хранения энергии на воздухе (LAES), являются высокие начальные капитальные затраты, связанные с развертыванием систем LAES. Строительство и ввод в эксплуатацию объектов LAES требуют значительных инвестиций в современное криогенное оборудование, включая компрессоры, расширители, теплообменники и резервуары для хранения. Кроме того, интеграция систем LAES с существующей энергетической инфраструктурой может повлечь за собой значительные расходы с точки зрения модернизации и обновления компонентов сети для размещения технологии хранения.

Эти высокие капитальные затраты могут стать барьером для входа для многих потенциальных заинтересованных сторон, включая коммунальные компании, промышленных пользователей и разработчиков возобновляемых источников энергии. Для многих начальные инвестиции могут оказаться непомерными, особенно по сравнению с другими технологиями хранения энергии, такими как литий-ионные аккумуляторы, которые значительно снизили стоимость в последние годы. Финансовый риск, связанный с такими крупными инвестициями, может удержать компании от принятия LAES, особенно на рынках, где экономическая целесообразность долгосрочного хранения еще не полностью установлена.

Высокие затраты могут повлиять на общую экономическую эффективность проектов LAES, что затрудняет достижение конкурентоспособных цен на рынке хранения энергии. Хотя LAES предлагает преимущества с точки зрения масштабируемости и продолжительности, более высокие первоначальные затраты могут привести к более длительным срокам окупаемости и более низкой доходности инвестиций, что может стать существенным сдерживающим фактором для инвесторов и разработчиков проектов.

Чтобы смягчить эту проблему, необходимы постоянные усилия по снижению стоимости ключевых компонентов и повышению эффективности систем LAES. Достижения в области материаловедения, производственных процессов и системной интеграции могут способствовать снижению затрат. Кроме того, экономия за счет масштаба, достигаемая за счет широкого внедрения и более масштабных развертываний LAES, может помочь снизить удельные затраты. Финансовые стимулы, субсидии и поддерживающая государственная политика также могут играть решающую роль в компенсации высоких первоначальных капитальных затрат и поощрении инвестиций в технологию LAES.

Ограничения эффективности и плотности энергии

Еще одной заметной проблемой для мирового рынка LAES являются присущие технологии ограничения эффективности и плотности энергии. Системы LAES работают, преобразуя электрическую энергию в жидкий воздух с помощью серии процессов сжатия и охлаждения, а затем обратного преобразования жидкого воздуха в электричество с помощью расширения и нагрева. Каждый этап этого цикла включает потери энергии, в первую очередь из-за термодинамической неэффективности, связанной с криогенными процессами и теплообменом.

КПД систем LAES в режиме «туда и обратно», который измеряет отношение выходной энергии к входной энергии, обычно ниже, чем у некоторых других технологий хранения энергии, таких как литий-ионные аккумуляторы и гидроаккумулирующие установки. Хотя достижения в области технологий постепенно повышают эффективность систем LAES, они по-прежнему сталкиваются с проблемами в достижении высокой эффективности, необходимой для конкурентоспособности на более широком рынке хранения энергии.

Плотность энергии, которая относится к количеству энергии, хранимой на единицу объема или массы, является еще одной областью, в которой LAES отстает от некоторых альтернативных решений для хранения. Плотность энергии жидкого воздуха относительно низкая по сравнению с химическими батареями, что означает, что системам LAES требуются большие объемы хранения для достижения той же энергетической емкости. Это может привести к увеличению требований к пространству и потенциально более высоким затратам на крупномасштабные установки хранения.

Устранение этих ограничений эффективности и плотности энергии имеет решающее значение для широкого внедрения технологии LAES. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на повышение термодинамической эффективности процессов сжижения и расширения, могут помочь повысить общую производительность системы. Инновации в конструкции теплообменников, лучшие изоляционные материалы и оптимизированные эксплуатационные стратегии являются ключевыми областями, в которых могут быть сделаны улучшения.

Разработка гибридных систем хранения энергии, которые объединяют LAES с другими технологиями, такими как батареи или маховики, может помочь преодолеть некоторые проблемы эффективности и плотности. Используя сильные стороны нескольких технологий хранения, гибридные системы могут предложить улучшенную производительность и экономическую эффективность.

Основные тенденции рынка

Интеграция с проектами возобновляемой энергии

Одной из заметных тенденций на мировом рынке жидкостного хранения энергии на воздухе (LAES) является его растущая интеграция с проектами возобновляемой энергии. По мере того, как мир движется к более устойчивому энергетическому будущему, растет спрос на надежные и эффективные решения для хранения энергии, дополняющие непостоянные возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце. Системы LAES внедряются для хранения избыточной энергии, вырабатываемой в периоды высокой выработки возобновляемой энергии, и ее высвобождения в периоды низкой генерации или пикового спроса.

Эта интеграция помогает стабилизировать сеть и обеспечить бесперебойное электроснабжение, что имеет решающее значение для крупномасштабного развертывания возобновляемых источников энергии. Технология LAES особенно выгодна в этом контексте из-за ее способности хранить большие объемы энергии в течение длительных периодов без существенного ухудшения. Эта возможность необходима для балансировки изменчивости возобновляемых источников энергии и поддержания стабильности сети.

Системы LAES размещаются совместно с проектами возобновляемой энергии для оптимизации их производительности и эффективности. Например, ветряные электростанции и солнечные парки все чаще оснащаются блоками LAES для улавливания и хранения избыточной энергии. Эта тенденция обусловлена необходимостью повышения экономической жизнеспособности проектов возобновляемой энергетики за счет максимального использования энергии и минимизации сокращений.

Технологические достижения и инновации

Рынок LAES становится свидетелем значительных технологических достижений и инноваций, направленных на повышение эффективности, производительности и экономической эффективности систем LAES. Исследователи и компании сосредотачиваются на различных аспектах технологии для устранения существующих ограничений и повышения ее конкурентоспособности на рынке хранения энергии.

Одной из областей инноваций является разработка современных материалов и компонентов, которые могут улучшить тепловые и механические свойства систем LAES. Например, улучшения в конструкции теплообменника и использование высокоэффективных изоляционных материалов могут снизить потери энергии и повысить эффективность системы. Кроме того, достижения в области криогенных технологий позволяют осуществлять более эффективные процессы сжижения и регазификации, что еще больше повышает общую производительность систем LAES.

Еще одной важной тенденцией является интеграция LAES с другими технологиями и системами хранения энергии. Гибридные решения по хранению энергии, которые объединяют LAES с батареями, маховиками или другими технологиями хранения, изучаются для использования сильных сторон каждой технологии и предоставления более гибких и эффективных решений по хранению энергии. Эти гибридные системы могут обеспечить повышенную производительность, снижение затрат и большую эксплуатационную гибкость, что делает их привлекательными для широкого спектра применений.

Правительственная поддержка и нормативная база

Государственная поддержка и благоприятная нормативная база играют решающую роль в стимулировании роста рынка LAES. Признавая важность хранения энергии для достижения целей энергетической безопасности и устойчивости, правительства по всему миру внедряют политику и предоставляют стимулы для содействия принятию технологий хранения энергии, включая LAES.

Многие страны установили финансовые стимулы, такие как гранты, субсидии и налоговые льготы, для снижения капитальных затрат, связанных с развертыванием систем LAES. Эти стимулы помогают снизить финансовые барьеры для коммунальных служб, отраслей промышленности и других заинтересованных сторон, поощряя инвестиции в проекты LAES. Кроме того, некоторые правительства устанавливают конкретные цели для емкости хранения энергии в рамках своих планов действий по возобновляемым источникам энергии и климату, создавая сильный спрос на решения LAES.

Также разрабатываются нормативные рамки, которые поддерживают интеграцию хранения энергии в сеть. Эти рамки решают такие вопросы, как сетевое взаимодействие, участие на рынке и компенсация за вспомогательные услуги, предоставляемые системами хранения энергии. Предоставляя четкие руководящие принципы и стандарты, эти правила облегчают развертывание LAES и других технологий хранения энергии, обеспечивая их бесшовную интеграцию в энергетическую инфраструктуру.

Сегментные данные

Сведения о мощности

Сегмент 50–100 МВт занимал самую большую долю рынка в 2023 году. Диапазон мощности 50–100 МВт обеспечивает оптимальный баланс между масштабируемостью и экономической целесообразностью. Он достаточно велик, чтобы обеспечить значительную емкость хранения энергии, что необходимо для приложений коммунального масштаба и интеграции с крупными проектами по возобновляемой энергии. В то же время он не настолько велик, чтобы повлечь за собой непомерные затраты или сложные инфраструктурные требования, что делает его практичным выбором для широкого круга заинтересованных сторон.

Этот диапазон мощности особенно эффективен для повышения стабильности и надежности сети. Поскольку сети все чаще включают в себя переменные возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, способность хранить и высвобождать большие объемы энергии становится решающим фактором. Системы LAES в диапазоне 50-100 МВт могут поглощать избыточную энергию в периоды высокой выработки возобновляемой энергии и высвобождать ее в периоды пикового спроса, тем самым сглаживая колебания и поддерживая стабильность сети.

Диапазон мощности 50-100 МВт универсален, обслуживая различные приложения, выходящие за рамки просто интеграции возобновляемых источников энергии. Он подходит для предоставления вспомогательных услуг, таких как регулирование частоты, поддержка напряжения и возможности запуска из черного состояния. Эти услуги необходимы для современных сетевых операций, а гибкость систем LAES в этом диапазоне мощности делает их весьма ценными активами для операторов сетей.

Достижения в технологии LAES сделали ее более эффективной и экономически выгодной в этом масштабе. Улучшенные термодинамические процессы, лучшие теплообменники и современные материалы повысили производительность систем LAES в диапазоне 50-100 МВт. Эти технологические усовершенствования сократили потери энергии и повысили эффективность кругового цикла, что делает системы LAES более конкурентоспособными и привлекательными в этом масштабе.

Многие правительства поддерживают развертывание систем хранения энергии для повышения энергетической безопасности и поддержки перехода на возобновляемые источники энергии. Финансовые стимулы, субсидии и благоприятные нормативные рамки часто нацелены на проекты коммунального масштаба, которые обычно попадают в диапазон мощности 50–100 МВт. Эта правительственная поддержка еще больше стимулирует принятие и доминирование систем LAES в этом сегменте.

Региональные идеи

Европейский регион занимал самую большую долю рынка в 2023 году. Европейские страны поставили перед собой амбициозные цели в области возобновляемых источников энергии и климатические цели, что обусловливает необходимость эффективных решений по хранению энергии. Зеленый курс Европейского союза и отдельные национальные обязательства по сокращению выбросов парниковых газов требуют интеграции существенных возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Системы LAES хорошо подходят для этой роли благодаря своей способности обеспечивать долгосрочное хранение и балансировать прерывистую выработку возобновляемой энергии.

Европейские правительства внедрили поддерживающую политику и финансовые стимулы для продвижения технологий хранения энергии. Гранты, субсидии и налоговые льготы используются для снижения капитальных затрат, связанных с системами LAES. Кроме того, разрабатываются правила, облегчающие интеграцию хранения энергии в сеть, что создает благоприятную среду для внедрения технологии LAES.

В Европе расположено несколько ведущих компаний и научно-исследовательских институтов, специализирующихся на технологиях хранения энергии. Значительные инвестиции в исследования и разработки привели к прогрессу в технологии LAES, повышению ее эффективности и рентабельности. Европейские компании находятся на переднем крае инноваций в области криогенных процессов и системной интеграции, что повышает конкурентоспособность LAES на рынке.

В Европе относительно высокие затраты на электроэнергию по сравнению с другими регионами, что делает экономические аргументы в пользу решений по хранению энергии, таких как LAES, более убедительными. Кроме того, сложная сетевая инфраструктура региона и потребность в надежном электроснабжении как в городских, так и в отдаленных районах обуславливают спрос на надежные решения для хранения энергии, которые могут повысить стабильность и устойчивость сети.

В Европе были реализованы успешные пилотные проекты и коммерческие развертывания систем LAES, которые продемонстрировали жизнеспособность и преимущества технологии. Эти успешные проекты предоставляют ценное доказательство концепции и стимулируют дальнейшие инвестиции и внедрение технологии LAES во всем регионе.

Последние разработки

• В июне 2024 года компания Envision Energy, ведущий поставщик решений в области чистой энергии и хранения энергии, представила передовую контейнерную систему хранения энергии с жидкостным охлаждением (BESS) емкостью 5 МВт·ч. Эта новая система не только расширяет ассортимент продукции Envision для хранения энергии, но и устанавливает новые отраслевые стандарты безопасности и производительности. Продукт, разработанный для международных рынков, включает в себя литий-железо-фосфатные (LFP) элементы емкостью 315 А·ч, известные своей высокой плотностью энергии и длительным сроком службы. Он соответствует строгим мировым стандартам безопасности, включая UL 9540A, UL 1973, IEC 62933 и NFPA 855. 
• В июне 2024 года Альянс по хранению энергии Индии (IESA) провел свою ежегодную международную конференцию и выставку India Energy Storage Week (IESW) с 1 по 5 июля 2024 года в Нью-Дели. В мероприятии приняли участие более 150 ключевых партнеров и экспонентов, представляющих более 1000 компаний. Во время конференции компания VFlowTech со штаб-квартирой в Сингапуре объявила о запуске своего крупнейшего завода по производству долгосрочных накопителей энергии в Палвале, Харьяна. Этот завод будет сосредоточен на производстве передовых систем ванадиевых окислительно-восстановительных проточных батарей (VRFB) VFlowTech как в киловатт-часах (кВт·ч), так и в мегаватт-часах (МВт·ч). Это развитие представляет собой важную веху в стратегии расширения VFlowTech.
• В 2023 году Air Liquide инвестировала 152 миллиона долларов США в разработку инновационной платформы в Беканкуре, Квебек, предназначенной для поставок низкоуглеродных промышленных газов, включая водород, кислород, азот и аргон. На этой платформе установлен электролизер PEM мощностью 20 МВт, принадлежащий Группе, который на тот момент был крупнейшей эксплуатационной установкой такого рода. Инфраструктура включает недавно построенную установку разделения воздуха для производства возобновляемого кислорода и азота, а также хранилища жидкостей. Локальная трубопроводная сеть соединяет эти компоненты, обеспечивая эффективное обслуживание клиентов. Эта низкоуглеродная производственная платформа поддерживает цели декарбонизации окружающей промышленной и портовой зоны. Она позиционирует Беканкур как ключевое место для Air Liquide по производству возобновляемых промышленных газов и разработке решений для клиентов, участвующих в энергетическом переходе.

Ключевые игроки рынка

• L'AIR LIQUIDE SA
• Cryostar Company
• Advanced Energy Industries, Inc.
• Highview Enterprises Ltd
• Linde plc
• Axiom Energy Conversion Ltd
• Green Hydrogen Systems A/S
• H2 Energy
• Sumitomo Heavy Industries, Ltd. 
• Highview Enterprises Ltd (Highview Power)